基于情景分析的蓄滯洪區(qū)土地利用方式優(yōu)化模擬研究

張曉蕾　雷添杰　宋豫秦　姚秋玲　周容　李海辰

摘要：為探索蓄滯洪區(qū)土地利用方式的優(yōu)化調(diào)整方向，以淮河蒙洼蓄洪區(qū)為例，將遙感解譯與實(shí)地調(diào)研相結(jié)合，運(yùn)用土地利用動(dòng)態(tài)度和轉(zhuǎn)移矩陣，評(píng)價(jià)了土地利用方式在2000-2014年間的時(shí)空變化過(guò)程。通過(guò)構(gòu)建“居民點(diǎn)減少”、“農(nóng)田減少”和“協(xié)同作用”3類(lèi)24個(gè)子情景，運(yùn)用CLUE-S模型，預(yù)測(cè)并模擬了不同情景下土地利用的數(shù)量及空間分布。結(jié)果表明，蓄滯洪區(qū)土地利用方式受工程措施和政策因素影響顯著;林地、水塘、農(nóng)田和居民點(diǎn)4種地類(lèi)之間，存在空間分布的競(jìng)爭(zhēng)性行為：在上游和中游湖心莊臺(tái)居民點(diǎn)附近，林地的優(yōu)先級(jí)高于水塘，在下游堤防和河渠附近，水塘的優(yōu)先級(jí)最高，此種分布特征可起到徑流削減、涵養(yǎng)水源的作用。

關(guān)鍵詞：蓄滯洪區(qū);土地利用方式;情景設(shè)計(jì);模擬優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TV873文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract：The temporal and spatial distributions of land use/land cover change situations in Mengwa，Huaihe River from 2000 to 2014 were investigated based on land use dynamic index and transition matrix.Three scenarios （24 sub-scenarios），"Immigration" "Agriculture land reduction" and "Combined actions"，were developed and simulated by CLUE-S model to predict future land use pattern under different policies and restrictions.The optimization and simulation results indicated that land use pattern in flood detention basins were greatly influenced by engineering works and policies.Among four kinds of land use patterns as forest，pond，agricultural land and residential areas，spatial distribution competition existed：the priority of forest was higher than pond，in the periphery of residential areas of upper and middle reaches，while pond was the highest in the surrounding areas of lower embankment and rivers，.The predicted and optimized land use patterns would have advantages in flood reduction，water resources conservation and ecological functions.

Key words：flood detention basins;land use pattern;scenario analysis;optimization and simulation

蓄滯洪區(qū)是流域防洪工程體系的重要組成部分，多年來(lái)，我國(guó)的蓄滯洪區(qū)兼具防洪和居民生產(chǎn)生活棲息地的“雙功能”，取得了顯著防洪減災(zāi)效益，但是其現(xiàn)狀土地利用方式導(dǎo)致居民生命財(cái)產(chǎn)安全與防洪減災(zāi)效益的矛盾。自1998年長(zhǎng)江流域大洪水后，我國(guó)陸續(xù)開(kāi)始實(shí)施移民遷建工程，近期目標(biāo)是將居住在蓄滯洪區(qū)內(nèi)低洼地帶的居民搬遷至區(qū)內(nèi)的高地安全區(qū)，遠(yuǎn)期的目標(biāo)是“漸進(jìn)式移民遷建”，一方面使居民一勞永逸遠(yuǎn)離洪水災(zāi)害，降低蓄滯洪區(qū)的啟用成本和損失，另一方面，增強(qiáng)蓄滯洪區(qū)的防洪蓄洪功能和生態(tài)功能。不論是何種方式，其根本是基于土地利用方式的調(diào)整和優(yōu)化。

流域土地利用方式的改變會(huì)影響蒸散發(fā)、地表下滲、流域徑流等，進(jìn)而造成流域下游出口徑流量的增大或減小[1-4]。學(xué)界的共識(shí)是對(duì)流域土地利用方式和管理方式的改變會(huì)在短期和長(zhǎng)期內(nèi)影響流域的水資源循環(huán)和水文過(guò)程[5-7]，而這些變化對(duì)于流域的洪水風(fēng)險(xiǎn)管理和水資源管理起著至關(guān)重要的作用[8-10]。政策制定者和環(huán)境保護(hù)管理者關(guān)心土地利用變化對(duì)流域水文的影響，其原因是土地可以同時(shí)發(fā)揮洪水削減、水資源利用、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、生態(tài)修復(fù)等多重功能[11-12]。

本文在綜合分析蓄滯洪區(qū)土地利用方式變化的基礎(chǔ)上，運(yùn)用土地利用變化及效應(yīng)模型，預(yù)測(cè)并模擬了不同情景下土地利用的數(shù)量及空間分布，提出了蓄滯洪區(qū)土地利用方式的優(yōu)化調(diào)整方向，為流域“洪水綜合管理”和土地資源的有效管理提供政策建議。

1 研究區(qū)域和方法

1.1 研究區(qū)域

蒙洼蓄洪區(qū)在安徽省阜陽(yáng)市阜南縣境內(nèi)，位于淮河干流洪河口至南照集間，南臨淮河，北臨蒙河分洪道，汛期四面環(huán)水[13]。蒙洼蓄洪區(qū)東西長(zhǎng)約40 km，南北寬2～10 km，呈西南-東北走向的狹長(zhǎng)地帶，地勢(shì)由上游王家壩向下游曹臺(tái)孜傾斜，由淮堤漸向蒙河分洪道傾斜，總面積180.4 km2，耕地面積132.4 km2，容積為9.73億m3。蒙洼蓄洪區(qū)在淮河流域的地理位置見(jiàn)圖 1。

1.2 研究數(shù)據(jù)

蒙洼蓄洪區(qū)的“安全建設(shè)”工程于1999年陸續(xù)開(kāi)展，包括堤防除險(xiǎn)加固工程，保莊圩和莊臺(tái)的新建、加固，以及行洪通道的清淤挖掘等，交通堤防面積略有增加。“移民遷建”工程始于2000年，將居住在低洼地的居民搬遷至蓄洪區(qū)內(nèi)地勢(shì)較高的保莊圩或莊臺(tái)上，并對(duì)人均居住面積作出規(guī)定，故居民點(diǎn)的數(shù)量出現(xiàn)增長(zhǎng)。同年，國(guó)務(wù)院頒布了第286號(hào)令《蓄滯洪區(qū)運(yùn)用補(bǔ)償暫行辦法》，要求當(dāng)蓄滯洪區(qū)啟用時(shí)，補(bǔ)償區(qū)內(nèi)居民的農(nóng)作物、專(zhuān)業(yè)養(yǎng)殖和經(jīng)濟(jì)林水毀損失。蒙洼蓄洪區(qū)在2003年和2007年均蓄洪啟用，但蓄洪補(bǔ)償金額卻存在較大差別。2003年的補(bǔ)償方式為按農(nóng)作物的種類(lèi)進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)濟(jì)作物的補(bǔ)償額度高于農(nóng)作物，林業(yè)高于普通的糧食作物，但是，2007年實(shí)施的則為按畝補(bǔ)償方式，對(duì)于農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)林（含楊樹(shù)、杞柳、紫穗槐）實(shí)行畝均定值補(bǔ)償，而對(duì)于區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)附近的畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖則不予補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式經(jīng)濟(jì)核算簡(jiǎn)便且實(shí)際操作容易，但卻在一定程度上降低了居民的生產(chǎn)積極性，一定程度上導(dǎo)致林地和水塘面積減少。

2003年淮河流域發(fā)生特大洪水后，國(guó)家在安徽、江蘇、河南、山東等省的洪泛區(qū)和部分蓄滯洪區(qū)實(shí)施以“退人不退耕”為主要形式的“平垸行洪、退田還湖、移民建鎮(zhèn)”工程，以及王家壩進(jìn)洪閘、蒙洼圈堤、曹臺(tái)孜退水閘的加固工程，居民點(diǎn)、河渠、水塘、林地面積均大幅增加，農(nóng)田面積小幅減少。

鑒于2010年蒙洼蓄洪區(qū)的區(qū)內(nèi)移民遷建工程已基本完成，在2010年后，根據(jù)《淮河流域蓄滯洪區(qū)建設(shè)與管理規(guī)劃（2011年）》（簡(jiǎn)稱(chēng)《淮河規(guī)劃》）主要的移民遷建措施為“漸進(jìn)式移民遷建”，即“控制區(qū)內(nèi)人口過(guò)快增長(zhǎng)、引導(dǎo)區(qū)內(nèi)群眾外遷或向相對(duì)安全的區(qū)域遷移、調(diào)整區(qū)內(nèi)人口分布”，故蒙洼蓄洪區(qū)內(nèi)約2.45萬(wàn)居住在大堤上的居民，永久搬離了蓄洪區(qū)，居民點(diǎn)面積比前期減少了約200 hm2。

由以上政策分析可知，蒙洼蓄洪區(qū)在2000-2014年間，逐步實(shí)施了一系列安全建設(shè)和移民遷建工程，對(duì)土地利用的改變程度較大，因此，本文將2000年設(shè)為起始年份，將2014年設(shè)為結(jié)束年份，以重大政策為時(shí)間節(jié)點(diǎn)（約3-4年時(shí)間間隔），研究2000-2014年15年間的土地利用變化。

根據(jù)2000、2003、2007、2010、2014年USGS的Landsat3、4/5、7和8系列衛(wèi)星的TM/ETM+影像數(shù)據(jù)（122°37′E和122°38′E區(qū)域，每期各2幅），分辨率為30 m，運(yùn)用ArcGIS 10.0進(jìn)行目視解譯，并通過(guò)實(shí)地調(diào)研對(duì)其精度進(jìn)行校準(zhǔn)，投影采用WGS-84坐標(biāo)系。為了保證解譯的精度和有效性，選擇了統(tǒng)一的春末夏初時(shí)段（第100-150天的范圍），該時(shí)段內(nèi)，土地植被覆蓋率較高，且顏色差別較大易于目視辨識(shí)。同時(shí)，考慮到研究區(qū)面積較小（為180.4 km2），區(qū)域土地利用類(lèi)型受人類(lèi)活動(dòng)因素影響較大，故選擇目視解譯法并運(yùn)用實(shí)地調(diào)研輔助校正，以保證解譯結(jié)果的可靠性。

研究區(qū)內(nèi)農(nóng)田面積最大，占總面積的83%以上;其次是居民點(diǎn)，約占6%;交通堤防，約占4%～5%;林地、河渠、水塘和其他面積比例約占1%。綜觀2000年至2014年土地利用類(lèi)型的變化，7種地類(lèi)均處于增減交替的狀態(tài)。土地利用類(lèi)型的動(dòng)態(tài)變化情況如表1單一動(dòng)態(tài)度和表2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。其中，單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度D可用于分析研究區(qū)在一定時(shí)間范圍內(nèi)，某種土地利用類(lèi)型數(shù)量的年變化率[14-15];土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可用于分析各土地利用類(lèi)型在一定時(shí)間范圍內(nèi)，數(shù)量和空間上的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出情況，以綜合反映土地利用的變化趨勢(shì)和狀態(tài)[16-18]。

1.3 研究方法

1.3.1 CLUE-S土地利用模擬模型

本文選擇CLUE-S模型來(lái)進(jìn)行土地利用情景的優(yōu)化模擬研究。CLUE-S（the Conversion of Land Use and its Effects at Small regional extent）面向小尺度的土地利用變化及效應(yīng)模型，由Verburg和Veldkamp在2002年提出[19]。本文所使用的模型版本是Dyna-CLUE[20]。

模型被分解為2個(gè)獨(dú)立模塊，分別是非空間需求模塊和空間分配過(guò)程模塊（圖2）。非空間模塊是在總水平層面，計(jì)算各年度的各種土地利用類(lèi)型的面積或需求變化。空間分配過(guò)程模塊是基于柵格數(shù)據(jù)，計(jì)算每一個(gè)柵格內(nèi)土地利用的變化，同時(shí)根據(jù)各土地利用類(lèi)型的概率分布、競(jìng)爭(zhēng)力以及土地利用轉(zhuǎn)移規(guī)則矩陣，對(duì)模擬年份的土地利用需求進(jìn)行空間上的分配。

1.3.2 模型構(gòu)建和率定

（1）模型構(gòu)建。

CLUE-S模型的校準(zhǔn)包括回歸方程選擇、預(yù)測(cè)周期確定和模型參數(shù)設(shè)置3個(gè)部分，采用系數(shù)比較的方式進(jìn)行，即至少需要選擇2個(gè)起始年份同時(shí)對(duì)某個(gè)終止年份（需有真實(shí)的土地利用類(lèi)型圖）的土地利用方式進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，通過(guò)比較[WTB1X]k系數(shù)值（k[WTBZ]值越接近1，模型模擬和預(yù)測(cè)精度越高），選擇模擬精度高的回歸方程、預(yù)測(cè)周期和模型參數(shù)代入后續(xù)對(duì)未來(lái)情景的預(yù)測(cè)中[17]，土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子如表3所示。

為了定量描述個(gè)體差異性因子與土地利用方式之間的關(guān)系，在研究中需要進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和入戶訪談，以提高預(yù)測(cè)的精度?？紤]到移民遷建與蓄滯洪區(qū)內(nèi)居民的切身利益直接相關(guān)，調(diào)研走訪了移民戶（66戶）和非移民戶（48戶）。訪談結(jié)果為點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)借助ArcGIS空間地統(tǒng)分析模塊Geostatistical analyst的克里金插值法，將點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為面數(shù)據(jù)，并分配到每一個(gè)柵格中（如圖3）。

（2）模型率定。

模型校準(zhǔn)的作用是：①進(jìn)行主要參數(shù)率定，包括轉(zhuǎn)換彈性系數(shù)、迭代變量系數(shù)、土地利用初試值和可選迭代變量參數(shù);②確定情景模擬的回歸方程;③確定情景模擬的時(shí)間步長(zhǎng)。本文選擇2000年和2007年的土地利用類(lèi)型來(lái)預(yù)測(cè)2014年的土地空間格局，并通過(guò)與2014年的真實(shí)土地利用類(lèi)型圖比較（圖4），獲得系數(shù)，從而確定后續(xù)情景模擬的時(shí)間步長(zhǎng)和參數(shù)。

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，2000年所預(yù)測(cè)的2014年土地利用類(lèi)型圖中，堤防和居民點(diǎn)的分布與2014年的真實(shí)情況差異最小，而對(duì)比2007年預(yù)測(cè)結(jié)果，堤防是支離破碎的，甚至出現(xiàn)在農(nóng)田中，而居民點(diǎn)的分布與真實(shí)情況差別較大。

通過(guò)計(jì)算，2000年的系數(shù)為0.71，2007年為0.61，這與2007-2010年土地利用頻繁變化有關(guān)，此結(jié)果表明2000年的回歸方程更能夠真實(shí)預(yù)測(cè)土地利用的分布格局，因此，本文選擇2000年的回歸方程代入后續(xù)情景預(yù)測(cè)，并將周期設(shè)定為15年，即2014年預(yù)測(cè)2028年的土地利用格局。

2 蓄滯洪區(qū)土地利用情景設(shè)計(jì)

本文構(gòu)建了“居民點(diǎn)減少”、“農(nóng)田減少”以及“協(xié)同作用”的3大類(lèi)情景，共計(jì)24個(gè)子情景。

基于3個(gè)前提假設(shè)：（1）伴隨著安全建設(shè)工程的基本完成，蓄滯洪區(qū)的交通堤防在數(shù)量和空間分布上維持2014年水平不變;（2）河渠作為蓄滯洪區(qū)連通干流和農(nóng)業(yè)灌溉的有效通道，長(zhǎng)期內(nèi)變化的可能性較低，因此，也維持2014年的空間分布和數(shù)量;（3）其他地類(lèi)是在解譯精度30 m范圍內(nèi)，肉眼無(wú)法區(qū)分和判斷的地類(lèi)，面積較小，故也維持在2014年的空間和數(shù)量水平。

在土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)化方向上，結(jié)合土地利用變化情況綜合統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表 4）所獲得的變化比例和絕對(duì)值較高的土地利用類(lèi)型，遵循3個(gè)轉(zhuǎn)化規(guī)律：（1）居民點(diǎn)數(shù)量只能減少，不能增加;（2）居民點(diǎn)可以轉(zhuǎn)化為農(nóng)田和林地，但無(wú)法轉(zhuǎn)化為水塘，因?yàn)檎貜?fù)墾用作農(nóng)田和林地已有實(shí)施，但水塘地勢(shì)低洼，多依賴自然地勢(shì)因素形成;（3）農(nóng)田可以轉(zhuǎn)化為林地和水塘，不能轉(zhuǎn)化為居民點(diǎn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 模擬結(jié)果

3.1.1 居民點(diǎn)減少情景

居民點(diǎn)減少情景下，河渠、交通堤防和其他3種地類(lèi)的數(shù)量和空間布局維持基準(zhǔn)情景不變，居民點(diǎn)數(shù)量分別減少了25%和50%。圖5（a）-圖5（c）是居民點(diǎn)減少25%的預(yù)測(cè)結(jié)果，圖5（d）-圖5（f）是居民點(diǎn)減少50%的預(yù)測(cè)結(jié)果。通過(guò)優(yōu)化，約2/3的居民點(diǎn)以沿堤分布為主，剩余1/3的居民點(diǎn)則維持之前的湖心莊臺(tái)不變，居民點(diǎn)的整體分布更加集中。紅色的區(qū)域?yàn)榫用顸c(diǎn)，其減少量集中分布于蓄洪區(qū)中游及下游的湖心莊臺(tái)。

3.1.2 農(nóng)田減少情景

在農(nóng)田減少的情景下，河渠、交通堤防、其他和居民點(diǎn)4種地類(lèi)的數(shù)量和空間分布均維持2014年水平不變。由于蓄滯洪區(qū)主要以農(nóng)田為主，在農(nóng)田減少10%和20%的情景下，退耕面積分別為1 495.6 hm2和2 991.1 hm2，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了林地、河渠、水塘、居民點(diǎn)等地類(lèi)的初始面積。圖6（a）-圖6（c）是農(nóng)田減少10%的預(yù)測(cè)結(jié)果，圖6（d）-圖6（f）是農(nóng)田減少20%的預(yù)測(cè)結(jié)果。林地（圖6（a）和圖6（c））和水塘（圖6（b）和圖6（e））面積增幅顯著，林地的空間分布以下游居民點(diǎn)外圍和下游堤防處為主，其次是上游居民點(diǎn)外圍;水塘集中于下游出口處、中游河渠附近，其次是上游居民點(diǎn)外圍，其中下游出口處的水塘處于大片連通狀態(tài);蓄洪區(qū)的中游以大片農(nóng)田為主。

3.1.3 協(xié)同作用情景

在協(xié)同作用情景下，河渠、交通堤防和其他3種地類(lèi)的數(shù)量和空間布局維持2014年水平，居民點(diǎn)只減不增，圖7（a）-圖7（d）分別對(duì)應(yīng)協(xié)同情景下，農(nóng)田和居民點(diǎn)的減少量全部為林地的預(yù)測(cè)結(jié)果;圖7（e）-圖7（h）分別對(duì)應(yīng)居民點(diǎn)減少量轉(zhuǎn)化為林地、農(nóng)田減少量轉(zhuǎn)化為水塘的預(yù)測(cè)結(jié)果，其中水塘增加量顯著高于林地;圖7（i）-圖7（l）分別對(duì)應(yīng)居民點(diǎn)減少量全部轉(zhuǎn)化為林地、農(nóng)田減少量的1/2轉(zhuǎn)化為林地、剩余1/2轉(zhuǎn)化為水塘的

情景，其中，林地增加量顯著高于水塘。林地的增加量?jī)?yōu)先沿下游居民點(diǎn)和下游堤防分布，而后為上游居民點(diǎn)外圍;水塘的增加量?jī)?yōu)先分布于下游出口處，其次為中游河渠附近和上游居民點(diǎn)外圍。

3.2 討論

3.2.1 土地利用預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)

土地利用的準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)是從數(shù)理統(tǒng)計(jì)角度比較2000年預(yù)測(cè)方程與2007年預(yù)測(cè)方程，與k系數(shù)一樣，值越高，預(yù)測(cè)方程的準(zhǔn)確性越高。CLUE-S模型基于柵格概率分布進(jìn)行地類(lèi)的優(yōu)化篩選，其概率組成包括空間Logistic回歸的概率、轉(zhuǎn)移難度概率和迭代系數(shù)3個(gè)部分，其中，影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的主要因素是Logistic回歸方程的預(yù)測(cè)能力。本文運(yùn)用Pontius R.G.提出的ROC曲線（Relative Operating Characteristics Curve）對(duì)Logistic回歸結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)[21]，又可稱(chēng)為感受性曲線（Sensitivity Curve）。ROC曲線是基于一系列不同的二分類(lèi)方式，以橫坐標(biāo)1-特異度和縱坐標(biāo)靈敏度繪制而成的曲線。通過(guò)比較曲線下面的面積AUC值可對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。AUC的取值范圍介于0.5至1之間，越接近1表明所選驅(qū)動(dòng)因子對(duì)地類(lèi)的解釋及預(yù)測(cè)能力越強(qiáng)，當(dāng)AUC值大于0.7時(shí)，認(rèn)為所選驅(qū)動(dòng)因子具有良好的解釋及預(yù)測(cè)能力[22]。由圖8分析可知，2000年的ROC曲線結(jié)果顯著優(yōu)于2007年，且各地類(lèi)回歸方程的AUC值分別為林地0.681，河渠0.714，水塘0.808，農(nóng)田0.686，居民點(diǎn)0.895，交通堤防0.775，其他0.982。

3.2.2 土地利用轉(zhuǎn)移難度系數(shù)參數(shù)設(shè)置

土地利用轉(zhuǎn)移難度系數(shù)是指各地類(lèi)自身發(fā)生數(shù)量和空間位置變化的難易程度，其值介于0～1之間，越接近1表明越難發(fā)生改變，接近0則表示較易發(fā)生改變。多數(shù)研究對(duì)于此系數(shù)采用主觀賦值方式，本文采用客觀賦值方式，基于模擬期內(nèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣計(jì)算結(jié)果設(shè)置土地利用轉(zhuǎn)移難度系數(shù)，如表 2所示。此結(jié)果表明，蒙洼蓄洪區(qū)農(nóng)田的轉(zhuǎn)移難度最大，其次為居民點(diǎn)，交通堤防和河渠受頻繁的堤防加固工程和農(nóng)田灌溉工程影響，轉(zhuǎn)移難度低于前兩者，易受轉(zhuǎn)移的地類(lèi)是林地和水塘，在15年間，處于頻繁的轉(zhuǎn)化過(guò)程。此外，在本研究CLUE-S模型預(yù)測(cè)中，因情景設(shè)計(jì)以河渠、交通堤防和其他3種地類(lèi)的空間區(qū)域限制為前提，故將以上3種地類(lèi)的轉(zhuǎn)移難度系數(shù)設(shè)置為1代入CLUE-S模型模擬，調(diào)整后的CLUE-S模型土地利用轉(zhuǎn)移難度設(shè)置見(jiàn)表 5。

3.2.3 土地利用的空間分布特征比較

基于情景模擬結(jié)果（圖5-圖7），在河渠、交通堤防和其他地類(lèi)維持?jǐn)?shù)量和空間分布為2014年水平時(shí)，各地類(lèi)的空間分布優(yōu)先級(jí)及分布特征見(jiàn)表6。

在地類(lèi)的空間分布競(jìng)爭(zhēng)方面，根據(jù)圖6（c）和6（f），當(dāng)林地和水塘增加相同面積時(shí)，蓄洪區(qū)上游沿堤居民點(diǎn)外圍、下游湖心莊臺(tái)型居民點(diǎn)外圍、下游堤防處，傾向于選擇林地，其柵格對(duì)林地的選擇概率高于水塘;在下游出口處、中游河渠附近區(qū)域，傾向于選擇水塘，其柵格對(duì)水塘的選擇概率高于林地。根據(jù)圖7（i）-圖7（l），當(dāng)林地面積的增加量略高于水塘?xí)r，上游堤防及居民點(diǎn)外圍、下游居民點(diǎn)外圍、下游堤防附近區(qū)域，傾向于選擇林地，其柵格對(duì)林地的選擇概率高于水塘;在下游出口處附近，水塘具有最高的空間柵格選擇概率，幾乎所有預(yù)測(cè)圖中都將此處預(yù)測(cè)為水塘。

相比現(xiàn)狀土地利用方式，優(yōu)化后的各地類(lèi)分布更集中，將分散的土地整合起來(lái)，利于進(jìn)行規(guī)?；?jīng)營(yíng)，具有獲得更高效益的潛力。

3.2.4 土地利用對(duì)洪水的適應(yīng)關(guān)系預(yù)期

部分發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)踐表明，洪泛平原上農(nóng)業(yè)土地的濕地恢復(fù)可以削減流域出口徑流，同時(shí)林地也具有顯著的徑流削減作用[23-25]。在本研究的居民點(diǎn)減少、農(nóng)田減少和協(xié)同作用3類(lèi)情景中，林地和水塘數(shù)量均有所增加，在空間分布上，下游的增加量高于上游和中游，如水塘位于流域下游出口處，且呈大面積連通狀態(tài)，林地多位于下游居民點(diǎn)和堤防附近，且具有成林趨勢(shì)，預(yù)期可以起到徑流削減、涵養(yǎng)水源的作用。

4 結(jié)論與建議

本文針對(duì)我國(guó)蓄滯洪區(qū)長(zhǎng)期存在的防洪與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的矛盾，探索并提出了蓄滯洪區(qū)土地利用優(yōu)化調(diào)整方式。研究成果可指導(dǎo)未來(lái)蓄滯洪區(qū)土地利用方式的優(yōu)化調(diào)整，為政策制定提供可行依據(jù)和政策建議。結(jié)論如下：

（1）蓄滯洪區(qū)土地利用方式受“漸進(jìn)式移民遷建”、“退田還湖”、“發(fā)展農(nóng)牧業(yè)、林業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)”和“恢復(fù)河湖功能”等多種政策影響，對(duì)于蓄滯洪區(qū)土地利用方式的調(diào)整和優(yōu)化，具有降低洪水災(zāi)害損失的潛力，是蓄滯洪區(qū)適應(yīng)洪水的有效途徑，但是不同區(qū)域土地利用方式對(duì)洪水的適應(yīng)研究需因地制宜。

（2）在本研究的居民點(diǎn)減少、農(nóng)田減少和協(xié)同作用3類(lèi)情景中，林地和水塘數(shù)量均有所增加，在空間分布上，下游的增加量高于上游和中游，林地多位于下游居民點(diǎn)和堤防附近，且具有成林趨勢(shì)，預(yù)期可以起到徑流削減、涵養(yǎng)水源的作用。

（3）蒙洼蓄洪區(qū)上、中、下游土地利用方式的重點(diǎn)各有不同，上游高程較高，受洪水影響的時(shí)間短暫，短期內(nèi)現(xiàn)狀的居民點(diǎn)空間布局合理，但農(nóng)田受進(jìn)洪過(guò)程高流量的影響較大，建議將農(nóng)田調(diào)整為林地，發(fā)揮削峰減洪的作用;中游區(qū)域以連片農(nóng)田為主，建議將此處的居民點(diǎn)調(diào)整為農(nóng)田，發(fā)展集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高農(nóng)田的產(chǎn)出效益;下游區(qū)域受“啟用”階段淹沒(méi)影響較大，建議減少農(nóng)田并調(diào)整為水塘和喜濕、高桿林地，以降低洪水淹沒(méi)固有損失，削減流域出口徑流。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] RUST W，CORSTANJE R，HOLMAN I P，et al.Detecting land use and land management influences on catchment hydrology by modelling and wavelets[J].Journal of Hydrology，2014，517：378-389.DOI：10.1016/j.jhydrol.2014.05.052.

[2] 董曉華，方燕琴，李英海，等.基于SWAT模型的淮河上游土地利用變化情景的水文響應(yīng)[J].南水北調(diào)與水利科技，2016，14（5）：32-40.（DONG X H，F(xiàn)ANG Y Q，LI Y H，et al.Hydrological response under land use change scenarios for the upper Huaihe watershed based on SWAT model[J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology，2016，14（5）：32-40.（in Chinese）） DOI：10.13476/j.cnki.nsbdqk.2016.05.006.

[3] 王振海，李傳哲，于福亮，等.土地利用/覆被變化對(duì)徑流量影響研究進(jìn)展[J].南水北調(diào)與水利科技，2014，12（1）：88-93.（WANG Z H，LI C Z，YU F L，et al.Research progress on the impacts of land use/ cover change on runoff[J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology，2014，12（1）：88-93.（in Chinese）） DOI：10.3724/SP.J.1201.2014.01088.

[4] 林木生，陳興偉，陳瑩.晉江西溪流域土地利用覆被變化及其洪水響應(yīng)分析[J].南水北調(diào)與水利科技，2011，9（1）：80-83.（LIN M S，CHEN X W，CHEN Y.Flood response to land use and land cover change of Xixi Basin[J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology，2011，9（1）：80-83.（in Chinese）） DOI：10.3724/SP.J.1201.2011.01080.

[5] ARCHER D，CLIMENT-SOLER D，HOLMAN I.Changes in discharge rise and fall rates applied to impact assessment of catchment land use[J].Hydrology Research，2010，41（1）：13-26.DOI：10.2166/nh.2010.092.

[6] CONNELL P E，EWEN J，O DONNELL G，et al.Is there a link between agricultural land-use management and flooding[J].Hydrology and Earth System Sciences，2007，11（1）：96-107.DOI：10.5194/hess-11-96-2007.

[7] SCHWEIZER P E，MATLACK G R.Factors driving land use change and forest distribution on the coastal plain of Mississippi，USA[J].Landscape and Urban Planning，2014，121：55-64.DOI：10.1016/j.landurbplan.2013.09.003.

[8] KIRBY C，NEWSON M D，GILMAN K.Plynlimon research：the first two decades[M].Institute of Hydrology Wallingford，UK，1991.DOI：10.1002/esp.3290170612.

[9] ROBINSON M，30 years of forest hydrology changes at Coalburn：water balance and extreme flows[J].Hydrology and Earth System Sciences，1999，2（2）：233-238.DOI：10.5194/hess-2-233-1998.

[10] [ZK（#]宋豫秦，張曉蕾.中國(guó)蓄滯洪區(qū)洪水管理與可持續(xù)發(fā)展途徑[J].水科學(xué)進(jìn)展，2014，25（6）：888-896.（SONG Y Q，ZHANG X L.Optimal approaches of integrated flood management and sustainable? development in China′s flood retention areas[J].Advances in Water Science，2014，25（6）：888-896.（in Chinese））

[11] 豐雷，葉劍平，蔣妍，等.中國(guó)農(nóng)村土地調(diào)整的時(shí)序變化及地區(qū)差異——基于1999-2010 年17省調(diào)查的實(shí)證分析[J].中國(guó)土地科學(xué)，2011，25（5）：14-22.（FENG L，YE J P，JIANG Y，et al.The sequential variation and regional difference of land reallocation in rural China：an empirical study based on a survey in 17 provinces from 1999 to 2010[J].China Land Science，2011，25（5）：14-22.（in Chinese）） DOI：10.3969/j.issn.1001-8158.2011.05.004.

[12] 劉紀(jì)遠(yuǎn)，張?jiān)鱿?，徐新良，?21世紀(jì)初中國(guó)土地利用變化的空間格局與驅(qū)動(dòng)力分析[J].地理學(xué)報(bào)，2009，64（12）：1411-1420.（LIU J Y，ZHANG Z X，XU X L，et al.Spatial patterns and driving forces of land use change in China in the Early 21st Century[J].Acta Geographica Sinica，2009，64（12）：1411-1420.（in Chinese））

[13] 張曉蕾，宋豫秦.淮河流域行蓄洪區(qū)的演化及濕地恢復(fù)驅(qū)動(dòng)力研究[J].水利水電技術(shù)，2014，45（2）：22-27.（ZHANG X L，SONG Y Q.Succession theory and driving forces of wetland restoration in Huaihe flood retention areas[J].Water Resources and Hydropower Engineering，2014，45（2）：22-27.（in Chinese）） DOI：10.3969/j.issn.1000-0860.2014.02.006.

[14] 高志強(qiáng)，易維.基于 CLUE-S和Dinamica EGO 模型的土地利用變化及驅(qū)動(dòng)力分析.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（16）：208-216.（GAO Z Q.，YI W.Land use change in China and analysis of its driving forces using CLUE-S and Dinamica EGO model[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE），2012，28（16）：208-216.（in Chinese）） DOI：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.16.033.

[15] 李娜，張麗，閆冬梅，等.基于CLUE-S模型的天津?yàn)I海新區(qū)土地利用變化情景模擬[J].遙感信息，28（4）：62-68.（NA L，LI Z，DONGMEI Y，et al.Land use change prediction for Tianjin Binhai new area[J].Remote Sensing Information，2013，28（4）：208-216.（in Chinese）） DOI：10.3969/j.issn.1000-3177.2013.04.011.

[16] 蔡玉梅，劉彥隨，宇振榮，等.土地利用變化空間模擬的進(jìn)展--CLUE-S模型及其應(yīng)用[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2004，23（4）：63-71.（CAI Y M，LIU Y S，YU Z R，et al.Progress in spatial simulation of land use change-CLUE-S model and its application[J].Progress in Geography，2004，23（4）：63-71.（in Chinese）） DOI：10.11820/dlkxjz.2004.04.008.

[17] PROSDOCIMI M，SOFIA G，DALLA FONTANA G，et al.Land use change in the Veneto floodplain and consequences on minor network drainage system[J].Journal of Agricultural Engineering，2013，44：448-452.

[18] DU J，THILL J，PEISER R B，et al.Urban land market and land-use changes in post-reform China：a case study of Beijing[J].Landscape and Urban Planning，2014，124：118-128.DOI：10.1016/j.landurbplan.2014.01.012.

[19] VERBURG P H，SOEPBOER W，VELDKAMP A，et al.Modeling the spatial dynamics of regional land use：the CLUE-S model[J].Environmental Management，2002，30（3）：391-405.DOI：10.1007/s00267-002-2630-x.

[20] VERBURG P H，OVERMARS K P.Combining top-down and bottom-up dynamics in land use modeling：exploring the future of abandoned farmlands in Europe with the Dyna-CLUE model[J].Landscape Ecology，2009，24（9）：1167-1181.DOI：10.1007/s10980-009-9355-7.

[21] PONTIUS JR R G，SCHNEIDER L C.Land-cover change model validation by an ROC method for the Ipswich watershed，Massachusetts，USA[J].Agriculture，Ecosystems & Environment，2001，85（1）：239-248.DOI：10.1016/s0167-8809（01）00187-6.

[22] CHRZANOWSKI M.Weighted empirical likelihood inference for the area under the ROC curve[J].Journal of Statistical Planning and Inference，2014，147：159-172.DOI：10.1016/j.jspi.2013.11.011.

[23] SCHAAD D E，CHAMBERS WB，HALLEY J M，et al.Design and performance of multipurpose constructed wetland and flow equalization basin[J].Journal of Environmental Engineering，2008，134（2）：118-125.DOI：10.1061/（asce）0733-9372（2008）134：2（118）.

[24] SCHOLZ M，YANG Q.Guidance on variables characterising water bodies including sustainable flood retention basins[J].Landscape and Urban Planning，2010，98（3）：190-199.DOI：10.1016/j.landurbplan.2010.08.002.

[25] 馬亞鑫，周維博，宋揚(yáng).西安市主城區(qū)土地利用變化及其對(duì)地表徑流的影響[J].南水北調(diào)與水利科技，2016，14（5）：49-54.（MA Y X，ZHOU W B，SONG Y.Land use change and its impact on surface runoff in the main city of Xi′an[J].South-to North Water Transfers and Water Science & Technology，2016，14（5）：49-54.（in Chinese）） DOI：10.13476/j.cnki.nsbdqk.2016.05.008.